JP2000517136A - コーン形反射器／結合器スピーカ・システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スピーカ・システム（１０）はスピーカ・ドライバ（１２）に接続されたコーン形反射器（１４）を含んで構成されている。コーン形反射器（１４）は、水平面および垂直面で所望のパターンで音を反射するために使用される少なくとも１つの内包角を有する。垂直面内で音がどこに分散されるかは内包角の関数である。特定の音エネルギー分布を達成するために、これらの角度を変化させることも、さらに多くの内包角を追加することもできる。スピーカ・ドライバ（１２）は、コーン（１４）の細い方の末端をスピーカ・ドライバ（１２）の出力に向けた状態で、コーン形反射器（１４）の上に位置する。スピ一カ・ドライバ（１２）が発生させた音は、コーン形反射器（１４）で反射され、コーン形反射器の内包角の関数として分散される。

Description

【発明の詳細な説明】 コーン形反射器／結合器スピーカ・システムおよび方法 発明の背景 発明の分野 本発明は音を伝送する装置に関し、さらに詳細には、コーン形反射器を利用し て、コーン形反射器の形状から生じるパターンで音波を反射させるスピーカ・シ ステムに関する。 背景情報 全てのスピーカは、発生する音の波長に比例してスピーカのキャビネット面が 小さくなるので、それらの周波数応答にロールオフを有する。放射効率のこのロ ールオフは回折損と呼ばれる。回折損は、スピーカの末端周波数応答に不利な影 響を及ぼし、安っぽい音を発生させる。短い波長を有する高い音は低い音より大 きくなる。 回折損の遷移周波数は、キャビネット面の幅が最小となる位置でその波長が２ 分の１となる周波数に現れる。遷移周波数より上では、スピーカ・ドライバは半 球または２πラジアンとして放射する。遷移周波数より下では、スピーカ・ドラ イバは完全な球または４πラジアンとして放射する。これら２つの異なる放射パ ターンの差は、遷移周波数より上の半球放射では、６デシベルの前面ローブ（ｆ ｒｏｎｔａｌ ｌｏｂｅ）の指向性利得である。キャビネット面は、キャビネッ ト面の幅でカットオフ周波数を有する１８０°ホーンとして考えることができる 。室内への全音響出力は、遷移周波数の上下で同じである。したがって、問題は 、軸上の周波数応答が軸外れの周波数応答と大幅に異なることにある。これは、 スピーカ・ドライバが完全であっても起こることになる。実際の音声、楽器、お よびマイクロフォンは、それらが発生または測定する周波数に比例して音が小さ くなるので、この問題はない。 従来の小型スピーカは、４インチ×８インチのキャビネット面の寸法を有する ことがある。これらの寸法は、１６９５ヘルツおよび８４７ヘルツの２分の１波 長の周波数に対応する。これにより、音声およびほとんどの楽器の真ん中に６デ シベルの周波数ステップが生じる。 回折損の影響は、従来のスピーカでは６ｄＢの電子等化を付加することによっ て補正することもできる。しかし、６ｄＢブーストするには、増幅器のパワーが ４倍必要となる。さらに、６ｄＢブーストするにはスピーカの振動板の動程を２ 倍にすることが必要となり、これにより周波数変調ひずみも６ｄＢ大きくなるこ とになる。ボイスコイルの位置に対する非直線ＢＬ積（ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｂ Ｌ ｐｒｏｄｕｃｔ）に関係するその他の第２および第３の高調波ひずみも生じ ることになる。スピーカのパラメータおよび周波数応答の変化となる何らかのパ ワー圧縮も存在することになる。コーン面積を２倍にして振動板の動程を１倍（ ｕｎｉｔｙ）に戻すこともできるが、余分な質量によって高周波数範囲（ｈｅｉ ｇｈｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）が減少し、直径が大きくな ることで高周波数がさらに指向性になることになる。 従来のスピーカの別の問題は近距離音場反射である。近距離音場反射は、反射 した音のわずかな遅延時間によるひずみを導入する。Ｄｏｎ Ｄａｖｉｓの研究 では、イメージ化の問題を回避するための最小限の反射時間の遅延は１０ミリ秒 （または約８．８５フィートのパス長さ）である。従来のスピーカ・システムで は、トゥイータ、つまり高周波数放射器は、スピーカ・システムが載る表面より いくらか上に取り付けられることになる。スピーカの音を聞くときには、トゥイ ータから来る音については２つの到達時間がある。第１の到達時間はトゥイータ から耳への直接放射によるものであり、第２の到達時間は、スピーカ・システム が載る表面におけるトゥイータの音の反射によるものである。反射された音の短 い遅延時間は、音の了解度およびイメージ化をかなり低下させる、高周波数の「 時間スミアリング（ｔｉｍｅ ｓｍｅａｒｉｎｇ）」を引き起こす。さらに、反 射された波の位相が直接放射された波とずれるので、周波数応答が降下する。ト ゥイータがテーブル上面より６インチ上、聞く耳がテーブル上面より１５インチ 上にあり、またこの耳がスピーカから２４インチ離れている場合には、１９７０ Ｈｚを中心とするスピーカの周波数応答の聴感抑制が生じる。これは、５１５マ イクロ秒の時間遅延を生じる６．９８９４インチのパス長さの差に対応する。 さらに別のひずみの源は、天井に取り付けたスピーカで、音波の反射がモノ信 号として耳に到達するときに生じる。天井のスピーカでは、天井からの直接放射 と机の上面から反射した放射線との間の時間遅延は比較的短い。３０インチのパ ス長さの差は、４５２Ｈｚ付近で周波数抑制を生み出す２１９０マイクロ秒の遅 延を生じる。これは音声の子音を不鮮明にし、それにより了解度を低下させる傾 向がある。 反射の聴感を制御する方法には、２通りの考え方がある。第１の、またレコー ディング・スタジオで最も広く使用されている方法は、ＬＥＤＥ、すなわちＬｉ ｖｅ Ｅｎｄ Ｄｅａｄ Ｅｎｄである。この手法では、広範な室内音響処置を 施した指向性ホーン・スピーカを使用する。家庭での再生用に使用される第２の 手法では、多重拡散反射の原理を使用して、単一の、またはスピーカに基づく大 きな反射をマスクし、これがはっきりと聞こえないようにしている。 多重拡散反射を達成する方法は、基本的に六つ市販されている。最も広く知ら れている技術は、ＢＯＳＥ手法である。ＢＯＳＥシステムでは、離散したドライ バは異なる方向に向けられる。その結果は一様分散に近いが、その離散した性質 により、これらのスピーカの放射パターンは３６０°にわたって連続的ではない 。したがって、各ドライバの相互作用による深刻な櫛形フィルタ効果が水平面中 にある。さらに、使用する複数のドライバは、周波数帯域にわたって時間調整を 維持しない。このこともクロスオーバ領域を介して周波数バランスおよびイメー ジ化に混乱を生じる。したがって、反射された周波数バランスはかなりひずむ可 能性があるので、従来のスピーカの方が通常はこれらの設計より良好に音を発す ることになる。 ２番目に広く知られている技術は、Ｍａｇｎａｐｌａｎｅｒなどの静電形およ びリボン・スピーカで使用されるＤｉ−Ｐｏｌａｒ手法である。この設計では、 格納装置の後面がない、すなわち「後面開放」スピーカを使用する。この設計で は側面に向かう音放射を全て打ち消し、後方の音は前方の音と位相がずれている 。低周波数では、この打消しによって低音のボリュームが知覚できないほど低下 する。従来は、幅の広い振動板を使用する。こうしたタイプの振動板は、周波数 に対する高い指向性変化を有する。したがって、この放射パターンは、一様な周 波 数バランスでは拡散室内反射を生じない。後部壁面からの反射だけは存在するの で、室内の反響をマスクすることはできない。Ｄｉ−Ｐｏｌａｒスピーカでは、 前部／後部の打消しがあるので、所与の音量を出すために箱形スピーカの１０倍 、空気体積を変位させることが必要となる。したがって、有効な音量出力を得る には、非常に大きくしなければならない。 ３番目に広く知られている技術は、Ｂｉ−Ｐｏｌａｒ放射である。この手法は 基本的に、従来のスピーカを２つ、特定のクロスオーバ変化で背中合わせに配置 するものである。この設計は、最初は、Ｃａｎａｄｉａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｕｎｃｉｌの研究に基づいてＭｉｒａｇｅによって普及 した。複数のドライバがキャビネットの前後に配置され、同位相で動作する。複 数の振動板とキャビネットの形状とにより、スピーカの側面に向かって非常に非 直線的な周波数バランスが生じる。後部スピーカの直接パスの音はキャビネット の周囲を周り、前方の音と合成される。その結果、周波数バランスに大きなバン プが生じる。ドライバが垂直方向にずれていることも、垂直方向のローブ・エラ ー（ｌｏｂｉｎｇ ｅｒｒｏｒ）の問題を引き起こす。 ４番目に広く知られている手法は、何らかの幾何形状を有する反射器コーンを 使用するものである。現在まで、層流を促進し、垂直平面内で音を分散させるた めに使用される湾曲した側面を有する反射器コーンが設計されている。従来のタ イプのコーンの幾何形状では、音の約２５パーセントは反射されてスピーカに戻 る。さらに、ほとんどの設計では、湾曲した上側コーンの幾何形状が９０°未満 の内包角（ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ）を含むので、高周波数のエネルギー はスピーカの水平面より下に向けられる。これにより２次的な近距離音場反射が 生じる。湾曲した上側コーンの幾何形状が、９０度を超える内包角を有する直径 の小さすぎる湾曲を含む場合には、音はスピーカ中に戻るように方向付けられ、 深刻な周波数変調ひずみおよび櫛形フィルタリングをともなう２次反射を生み出 す。 さらに、湾曲した反射器コーンは、多くのエネルギーを天井に反射しすぎる傾 向がある。例えば、湾曲した反射器コーンが１３５度を超える内包角を含む場合 には、エネルギーは、４５度を超える角度で水平面より上に向けられる。この角 度のエネルギーは、聞き手が聞く前に天井で反射される傾向があり、反射の問題 を生じる。さらに、湾曲した表面は、過渡反応を不鮮明にする複数の位相遅延を 高周波数で引き起こし、高周波数の出力の品質を低下させ、イメージ化を低下さ せる、 第５のタイプの３６０°放射スピーカでは、その反射器コーンがわずか４５° の非常に狭い内包角を有するように構築された非常に特殊なフルレンジ・スピー カ・ドライバの後方放射を使用する。これはＯＨＭ音響学によって製造された有 名なＬｉｎｃｏｌｎ Ｗａｌｓｈ設計である。この床置形システムではドライバ を、ドライバの前部を下向きに箱の中に向けて耳の高さで箱の上面に取り付ける 。聞き手は、後方１８０°では音響処置によって吸収される高周波数を除いて水 平面中で３６０°に音を送出する、可動スピーカ・コーンの裏側を聞く。この設 計はいくらかの回折損を有するが、その回折損は、フルレンジ・ドライバの高周 波数効率が低下することによって部分的に補償される。ＯＨＭによる安価な設計 では、１つの別個の従来のドーム形トゥイータを、前に向けてＷａｌｓｈ構成で 配置された従来のバス／ミッドレンジ・ドライバとクロスオーバするようにして 使用する。この２ドライバ配列では、クロスオーバの上下の指向性は完全に異な る。 第６のタイプの３６０°放射スピーカは、Ｇｅｒｍａｎ ＭＢＬスピーカなど 、上下に積み重ねた脈動シリンダからなるものである。これらは、同一の周波数 およびボリュームを有する３６０°放射を有する。しかし、トレブル、ミッドレ ンジ、およびバス・ドライバの垂直方向のずれが、周波数応答にかなりの水平方 向のローブ・エラーを引き起こす。この設計でも回折損がある。 現在まで使用されているスピーかの設計では、上記の問題を克服し、水平面の 全ての方向に同一の周波数バランスおよびボリュームを提供することができない ことは明らかである。音エネルギーを水平面の全ての方向に一様に、また同一の 周波数バランスで放射するシステムおよび方法が必要とされている。発明の概要 本発明の一態様では、スピーカ・システムは、スピーカ・ドライバに接続され たコーン形反射器を含む。コーン形反射器は、水平面および垂直面中で所望のパ ターンで音を反射させるために使用される内包角を少なくとも１つ有する。垂直 面中でどこに音が分散するかは、内包角によって決まる。特定の音エネルギーの 分布を達成するために、これらの角度を変化させることも、さらに多くの内包角 を追加することもできる。スピーカ・ドライバは、コーン形反射器の上方にコー ンの狭い方の末端をスピーカ・ドライバの出力に向けて位置する。スピーカ・ド ライバから発生した音は、コーン形反射器で反射され、コーン形反射器の内包角 の関数として分散する。 本発明の別の態様によれば、このコーン形反射器は、回折損を減少させ、それ によりスピーカの音に深みを与えるために、テーブル上面に配置することも、別 の平らな表面（壁など）と隣接させて配置することもできる。 本発明のさらに別の態様によれば、このコーン形反射器は、事前に規定された 聞く高さに最適な方法で音を分布させるように設計することができる。このよう な１つの手法では、コーン形反射器は少なくとも１つの内包角を有するコーンの 部分を含む。スピーカ・ドライバは、狭い方の末端をスピーカ・ドライバに近く してコーンにエネルギーを向けることができるように配置される。このユニット は、壁などの平らな表面、ならびにテーブル上面に配置し、それによりシステム を結合し、回折損を減少させ、スピーカがより深みのある音を発することができ るようにすることができる。バス・スピーカを追加して、非常に低い周波数の音 を増大させることもできる。 本発明のさらに別の態様によれば、コーン形反射器は、特定の規定された方向 に音を反射するように設計される。 図面の簡単な説明 添付の図面に、本発明の好ましい実施形態をいくつか示す。 第１図は、コーン形反射器／結合器テーブル・トップ・スピーカ・システムの １実施形態を示す側面図である。 第２図は、３６０°放射パターンを示す反射器コーン／結合器のスピーカ・テ ーブル・トップ・システムを示す上面図である。 第３図は、自由据付け形コーン形反射器／結合器スピーカ・システムの１実施 形態を示す側面図である。 第４ａ図から第４ｄ図は、第１図および第３図のスピーカ・システムとともに 使用することもできるコーン形反射器／結合器のその他の実施形態を示す側面図 である。 第５ａ図および第５ｂ図はそれぞれ、水平方向に放射される音の方向に従って 変化する内包角をコーン形反射器が有する、第１図および第３図のスピーカ・シ ステムとともに使用することもできるコーン形反射器の１実施形態を示す上面図 および側面図である。 第６ａ図および第６ｂ図はそれぞれ、第１図および第３図のスピーカ・システ ムとともに使用することもできるコーン形反射器の別の実施形態を示す上面図お よび側面図である。 第７ａ図および第７ｂ図はそれぞれ、水平面から特定パターンに音を分散させ るために使用される複数の内包角をコーン形反射器が有する、第１図および第３ 図のスピーカ・システムとともに使用することもできるコーン形反射器の１実施 形態を示す上面図および側面図である。 第８図は、壁面取付け式のコーン形反射器／結合器スピーカ・システムの１実 施形態を示す側面図である。 第９図は、壁面取付け式のコーン形反射器／結合器スピーカ・システムの１実 施形態を示す前面図である。 第１０ａ図および第１０ｂ図はそれぞれ、水平方向に放射される音の方向に従 って変化する内包角をコーン形反射器が有する、第８図および第９図のスピーカ ・システムとともに使用することもできるコーン形反射器の１実施形態を示す上 面図および側面図である。 第１１ａ図および第１１ｂ図はそれぞれ、第８図および第９図のスピーカ・シ ステムとともに使用することもできるコーン形反射器の別の実施形態を示す上面 図および側面図である。 第１２ａ図および第１２ｂ図はそれぞれ、水平面から特定パターンに音を分散 させるために使用される複数の内包角をコーン形反射器が有する、第８図および 第９図のスピーカ・システムとともに使用することもできるコーン形反射器の１ 実施形態を示す上面図および側面図である。 第１３図は、自由置き形コーン形反射器／結合器スピーカ・システムの第２の 実施形態を示す側面図である。 第１４図は、自由置き形コーン形反射器／結合器スピーカ・システムのさらに 別の実施形態を示す側面図である。 第１５ａ図および第１５ｂ図はそれぞれ、ホーン・ベースの反射器／結合器ス ピーカ・システムの１実施形態を示す側面図および上面図である。 第１６ａ図および第１６ｂ図はそれぞれ、のテレビジョン・キャビネット取付 け式の反射器／結合器スピーカ・システムの１実施形態を示す前面図および上面 図である。 第１７図から第２２図は、様々な態様のコーン形反射器スピーカ・システムに ついての可聴帯域にわたる周波数応答のプロットである。 好ましい実施形態の詳細な説明 以下の好ましい実施形態の詳細な説明では、本明細書の一部をなし、本発明を 実施することができる特定の実施形態を例示を目的として示す添付の図面を参照 する。その他の実施形態を利用することもでき、また本発明の範囲を逸脱するこ となく構造上の変更を加えることもできることを理解されたい。 上述のように、従来のスピーカには、より良好な音を与えるために改良するこ とができる多くの欠点がある。これは、近距離音場反射および回折損を減少させ ることによって、または水平方向の分散を最適化し、垂直方向の分散を制御する ようにスピーカを設計することによって行うことができる。実際の音声および楽 器は３６０°の放射パターンを有し、同じ周波数バランスおよびボリュームを聞 き手に直接放出すると共に、部屋の壁で反射させている。この１５年間、スピー 力の指向性に対する周波数が知覚される音質および音声の了解度にどのように影 響を及ぼすかについての音響心理学の研究がいくつか発表されている。脳が全て の壁面の反射を直接加えて全方向から受けた音を統合し、何が聞こえているか、 またそれがどこにあるかを判断するので、これは重要である。人間の脳は実際の 生の声の音を学習し、それによりスピーカの音をこの学習モデルと適合しようと 試みる。スピーカは、室内で元の音源と同じ方法で音を発する場合にしか、実際 の音らしくは聞こえない。最高のスピーカは、全ての方向に同じ周波数バランス を有さなければならない。しかし、軸外れの応答に対する軸上の応答についての 音量として測定される指向性について、依然として激しく議論されている。部屋 が大きくなるほど、スピーカの指向性をより高めて残響エネルギーおよび反響を 制御すべきである、すなわち講堂では細いホーンを使用すべきであるというのが 一般的見解である。Ｃａｎａｄｉａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＣｏｕｎｃｉｌのＦｌｏｙｄ Ｅ．Ｔｏｏｌｅによる研究は、家庭の小さな居間 では、最も自然な音を得るためには指向性を可能な限り広くしなければならない ことを示唆している。小さな部屋では残響がなく、広く一様に音を分散させるこ とによって反響をマスクすることができる。 このタイプの広く一様な音の分散を呈するスピーカ・システムを第１図に示す 。第１図では、スピーカ１０は、スピーカ・ドライバ１２、コーン形反射器／結 合器１４、およびキャビネット１６を含む。スピーカ・ドライバ１２はキャビネ ット１６中に取り付けられ、キャビネット１６は、スピーカ・ドライバ１２が発 生させた音波がコーン形反射器／結合器１４で反射されるように、コーン形反射 器／結合器１４に機械的に接続される。１実施形態では、コーン形反射器／結合 器１４は、スピーカ・ドライバ１２の面に対してほぼ垂直に配置され、水平面の ３６０°にわたって一様に音を放射するようになっている。別の実施形態では、 コーン形反射器／結合器１４は、所望のパターンで音を方向付けるために垂線か ら斜めに配置される。 第１図に示す実施形態では、スピーカ１０は、テーブルやデスクの上面などの 平らな表面１８を見かけのキャビネット面として使用する。平均的なデスクの上 面は、３２インチ×７２インチの寸法である。これらの寸法は、２１２ヘルツお よび９４ヘルツの２分の１波長の周波数に対応する。これは、ボイスレンジ全体 にわたって平坦な音響周波数応答を生じる音声およびほとんどの楽器の最低値（ ｂｏｔｔｏｍ）に近い。マイナス６デシベルの周波数は、１０６ヘルツで生じ、 小型デスク・トップ・スピーカからサブウーファへのクロスオーバ遷移周波数よ り低い。良好なクロスオーバ・ネットワークでは、この周波数遷移を設計に収容 し、これをシームレスにすることになる。したがって、十分な下限の音を、本発 明の小型スピーカでも聞くことができる。デスク・トップに結合することの有効 性は、スピーカ１０をテーブルまたはデスクの上面から持ち上げることによって 実証することができる。システムをテーブル表面から持ち上げると、低周波数の 音声が急激に減少して聞こえる。上記の発明の背景で論じたコーン設計は、低周 波数を表面に結合して回折損の周波数を低下させるように設計されていない。 テーブル上面を見かけのスピーカ・キャビネットとして使用すると、同じ増幅 器のパワーを使用しながらより完全な音が提供される。その理由は、テーブル上 面が末端周波数を補強し、スピーカの周波数応答の下限を拡大し、バス・スピー カで増大させなければならない周波数範囲を減少させるからである。動作中に、 ２πラジアンの放射パターンはテーブル上面の最短の寸法まで維持され、したが って回折損ステップは、ボーカル・レンジより低く、また単独のサブウーファへ のクロスオーバ周波数より低い下側周波数まで移動する。 上述のように、従来のスピーカで同じ結果を達成するには、増幅器のパワーを ４倍に増大させなければならないはずである。テーブル上面に結合することによ り、スピーカ１０は、４０ワットの電力で駆動される従来のスピーカを用いて達 成することができるのと同じ結果を１０ワットで達成する。 第１図に示すような一実施形態では、スピーカ１０は、音波の３６０°放射を 実現し、ほぼ同じ周波数バランスおよびボリュームを水平面の全ての方向に提供 する。これは、コーン形反射器／結合器１４として選択した特定の幾何形状、お よびコーン形反射器／結合器１４をフルレンジまたはコインシデンス・スピーカ ・ドライバ１２とともに使用することによって可能となる。第１図に示す実施形 態では、コーン形反射器／結合器１４は、９０°の内包角を有するコーンである 。このようなコーンの幾何形状は、テーブルの上面およびデスクの上面に沿って 音を反射する傾向がある。第１図のスピーカ１０からの音の分散の極図式のプロ ットを第２図に示す。 第２図に示すプロットとは対照的に、従来のスピーカでは、別個の様々なサイ ズのドライバを使用して様々な周波数帯域を再現するので、方向に対する周波数 応答は非常に不規則となる。軸外れの周波数応答は、これらのドライバの垂直方 向のずれ、およびその結果生じる干渉パターン、またはそれらの間のクロスオー バ領域で発生するローブ・エラーにより、さらに損なわれる。振動板のサイズに 対する波長は周波数ごとに異なり、それにより指向性は周波数ごとに様々となる 。 このことは、通常はクロスオーバより下では音響学的に非常に大きな振動板があ り、クロスオーバより上では音響学的に非常に小さな振動板があるので、クロス オーバ周波数で特に問題となる。 第１図に示すコーン形反射器／結合器スピーカでは、聞き手の耳がかなり鈍感 であり、部屋が戻す反射エネルギーが少ない場合には、これら全てのエラーは垂 直平面中で分離する。フルレンジまたはコインシデンス・スピーカ・ドライバを 使用するので、クロスオーバ周波数付近では垂直方向のローブ・エラーは存在し ない。垂直方向の周波数エラーは、聞き手が水平線から９０°まで上下に移動す る際の、高周波数応答の滑らかなロール・オフのみからなる。コーン形のプロフ ィルおよびエンクロージャの直径は、高周波数の垂直分散を決定する。これらの 寸法および幾何形状を調節して、特定の適用分野で必要となる高周波数を集束さ せることができる。 さらに、第１図のスピーカ１０などのスピーカ中の従来のスピーカ・ドライバ とは対照的に、スピーカ１０に好都合にテーブル上面を使用する。従来のスピー カ・システムでは、トゥイータすなわち高周波数放射器は、スピーカ・システム が載る表面よりいくらか上に取り付けられることになる。スピーカの音を聞くと きには、トゥイータから来る音については２つの到達時間がある。第１の到達時 間はトゥイータから耳への直接放射によるものであり、第２の到達時間は、スピ ーカ・システムが載る表面におけるトゥイータの音の反射によるものである。反 射された音の短い遅延時間は、音の了解度および「イメージ化」をかなり低下さ せる、高周波数の「時間スミアリング」を引き起こす。さらに、反射された波の 位相が直接放射された波とずれるので、周波数応答が降下する。トゥイータがテ ーブル上面より６インチ上、聞き手の耳がテーブル上面より１５インチ上にあり 、またこの耳がスピーカから２４インチ離れている場合には、１９７０Ｈｚを中 心とするスピーカの周波数応答の聴感抑制が生じる。これは、５１５マイクロ秒 の時間遅延を生じる６．９８９４インチのパス長さの差に対応する。 第１図に示すような反射器がコーン形に設計されたスピーカによれば、すべて のサウンドは、まずデスク上面のコーン形反射器／結合器１４で反射する。そこ には、サウンドが耳に到達することの可能な唯一の経路が存在する。 最終的に第１図のスピーカ１０では、部屋の壁で反射すると経路の長さと方向 が増加するため、比較的時間遅延が長くなり、拡散が多くなる。この組合せによ れば、従来型のスピーカのような限界が生じることのない、非常に大きなサウン ドステージが生み出される。この十分に拡散して時間遅延したサウンドは、音楽 の演奏者を、従来型スピーカのような「壁の向こう側」ではなく「あなたと一緒 の部屋の中に」連れてくる。最初に録音を行った場所自体がリスニング・ルーム の音響効果を介して明瞭に伝わってくる、すばらしい「臨場感」がある。 スピーカ１０による３６０°方向の分散を、特定の適用例に利益をもたらすよ う利用することができる。例えば、従来型のスピーカが会議室で使用される場合 、一般に、スピーカの指向性の長所を利用するためにスピーカを部屋の一端に配 置しなければならない。これに対しスピーカ１０は、水平面上の全方向でほぼ同 一の周波数バランスと音量を示すため、スピーカ１０を、テーブルの一端ではな くテーブルの中央に配置することができ、テーブルの周りに着席しているすべて の人々に、同一の音量と周波数バランスをもたらすことができる。さらに、この ように配置されたスピーカ１０は、平均して聞き手により近いため、その音量を 約３デシベル下げることができる（聞き手の耳元で所与の音量を出すのに必要な 増幅器の出力の半分に相当）。この結果、プレゼンテーションの明瞭度が著しく 向上する。従来型のスピーカでは、この適用例の場合、周波数および音量に１２ デシベルの誤差がある。 スピーカ１０のようなコーン形の反射器／結合器スピーカを、天井に取り付け られたスピーカの代わりに使用することもできる。天井に取り付けられたスピー カは、その反射がモノ信号として耳に到達する。これは、天井に取り付けられた スピーカに優るスピーカ１０が有する大きな長所である。天井のスピーカは、天 井からの直接放射線とデスク上面で反射した放射線との間に比較的短い時間遅延 を有する。経路の長さに３０インチの差があると、２１９０マイクロ秒の遅延が 生じ、４５２Ｈｚ付近で周波数の低下が生じる。これによって、話し言葉の子音 が不鮮明になる傾向があり、そのため明瞭度が低下する。 コーン形の反射器／結合器スピーカ１０は天井のスピーカに比べ、その反射が 大きく遅延し、かつ減衰する。天井、そして耳までの経路の長さは、約１３２イ ンチである。この結果、時間遅延は９６３６マイクロ秒になり、１０２Ｈｚ付近 に集中してサウンドが低下する。これは、デスク上面の小型スピーカから発生す る声をかなり下回る（いずれにせよ１００〜１５０Ｈｚで、床に取り付けられた サブウーファまでクロスオーバーするべきである）。 さらに、反射器の垂直な指向性をコーン形の反射器／結合器の輪郭で制御する ことによって、天井に向かって放射するサウンドを、コーンの平面形状により規 定される軸上の「スィートスポット」でのサウンに対して数ｄＢ確実に弱めるこ とができる。最終的にほとんどの状況では、標準的な天井に音響的な減衰処理を 適用し、一方デスク上面１８のようなデスク上面にはそのような音響的な減衰処 理を施さないことによって、天井で反射したどのようなサウンドも、直接放射線 に対してさらに弱められる。 コーン形反射器／結合器１４は、自立スピーカシステムにも使用することがで きる。このような自立スピーカシステムの１つを第３図に示す。第３図のスピー カシステム２０では、コーン形反射器／結合器１４が、キャビネット２４内に取 り付けられたスピーカ・ドライバ２２上に、逆さまに吊り下げられている。キャ ビネット２４は、低音スピーカ２６のハウジングでもある。 ステレオやホームシアターシステムのフロントメインチャンルに一般的に使用 されるシステムなど、大型のフロアスタンディングスピーカシステムの場合、コ ーン形反射器／結合器１４は、床から約４０〜４８インチ上方の高さ（ほぼ耳の 高さ）に配置される。一実施形態では、コーン形反射器／結合器１４は、１つの 内包角が９０°の輪郭を有する。このような輪郭は、床および天井での反射を制 御するために使用される。この場合、コーン形反射器スピーカは、表面に直接結 合せず回折損を被るが、３６０°方向の放射という実質上の利益を保持して大型 の安定した像と平坦な空間周波数応答が生み出される。デスク上面／自立コーン形反射器／結合器の平面形状の輪郭 コーン形反射器／結合器１４は非常に特殊な平面輪郭を有しており、この平面 輪郭は、像の認知に直接影響を及ぼす高周波数サウンドの指向性および干渉性の 制御に使用される。デスク上面および自立スピーカシステムに利益をもたらすよ うに使用できる、平面輪郭のいくつかの例を第４図から第７図に示す。 一実施例では第４ａ図に示すように、コーン形反射器／結合器１４が２つの角 度のステップを有している。コーンの上部は９０°の内包角を有し、スピーカか ら発生するサウンドをデスク上面に平行に、かつ部屋の壁に向かって出る方向に 反射するよう設計されており、これによってサウンドが遠くの聞き手に到達し、 対称的な室内反射を生じさせることができる。コーンの下部は１３５°の内包角 を有し、スピーカから発生したサウンドが、水平面から４５°を中心とする角度 で、デスク上面からスピーカレベルの上方にある近くの聞き手の耳まで反射する ように設計されている。内包角９０°と１３５°の間にあるコーン１４の転移点 は、サウンドがキャビネット底部のスピーカまたはバッフルに向かって反射しな いように選択される。即ち、コーン１４の正面に垂直に引かれる線は、キャビネ ット１６またはスピーカ・ドライバ１２を横切るべきではない。 コーン形反射器／結合器１４の表面は、スピーカ・ドライバ１２またはキャビ ネット１６に戻る反射を防ぐように形成されなければならない。一般のリスニン グ軸（即ち、聞き手の耳までの直進経路）は、デスク上面１８に平行な方向と、 デスク上面１８の約４５°上方の方向との間にある。コーン形反射器／結合器１ ４は、音量を最大にしつつ二次的反射を最小にするために、エネルギーがこれら の角度間に集中するよう設計されるべきである。 その他３種類のコーン形反射器／結合器を、第４ｂ図から第４ｄ図に示す。第 ４ｂ図のコーン形反射器／結合器では、有効な内包角は、連続曲線に沿って９０ °から１３５°まで変動する。このような一実施形態では、コーン形反射器／結 合器１４の曲線は半径Ｒの円から得られる弧形であり、Ｒ＝１．５＊Ｄであり、 Ｄはキャビネット１６の幅である。このような設計によって、デスク上面１８か ら０〜４５°の範囲にわたり、条件に合った指向性制御がもたらされる。 これに対し第４ｃ図のスピーカ１０では、半径Ｒの曲線、即ちＲ＝Ｄ／２であ る曲線によって、最小の指向性制御を有するスピーカが生み出される。 最終的に第４ｄ図のスピーカ１０に示すように、第４ａ図に示す１３５°の内 包角を、１３５〜１８０°をカバーする内容角を提供する、曲線が描かれた部分 で置き換えることができる。このようなハイブリッド・コーン／曲線設計は、負 の軸の指向性制御を有する。 いくつかの状況では、全方向での同一バランスは望ましくない特徴である。例 えば、室内の音響特性の補正、または特定の適用例には、一定量の指向性が必要 とされる。 全方向で同一バランスを維持しない一組のコーン形反射器／結合器１４を、第 ５ａ図、第５ｂ図、第６ａ図、第６ｂ図、第７ａ図、および第７ｂ図に示す。第 ５ａ図および第５ｂ図は、サウンドエネルギーを均一なパターンよりも少ない方 向に向けるために使用される、コーン形反射器／結合器１４の上面および側面を 示す。第５ａ図および第５ｂ図に見られるように、コーン形反射器／結合器１４ は、オフセット点と、約９０°の内包角３０、約１３５°の内包角３２を有する 。示されるコーン形反射器／結合器１４は、０〜４５°にわたる垂直分散と、大 部分のエネルギーを２７０°の弧に集中させる傾向がある水平分散を有する。こ のようなコーン形反射器／結合器は、第１図および第２図のテーブル上面スピー カ、または第３図に示すフロア・スピーカ（逆さまに配置する場合）に使用する ことができる。 一方、第６ａ図および第６ｂ図からわかるように、コーン形反射器／結合器１ ４は１つのオフセット点と、２つの内包角３０および３２を有してもよい。第５ ａ図および第５ｂ図に示すコーン形反射器／結合器に対し、コーン形反射器／結 合器１４は、０〜４５°にわたる垂直分散と、大部分のエネルギーを１２０°の 弧に集中させる傾向がある水平分散を有する。このようなコーン形反射器／結合 器を、第１図および第２図のテーブル上面スピーカ、または第３図に示すフロア ・スピーカ（逆さまに配置する場合）に使用することもできる。 最終的に、第３図に示すような大型のフロア・スピーカの場合、それぞれ約４ ５°、約９０°、および約１３５°の３種類の内包角４０、４２、および４４を 有するコーン形反射器／結合器１４は、第７ａ図および第７ｂ図に示されるよう に設計することができる。このような設計によって、サウンド・エネルギーは、 ±４５°の垂直な範囲と１２０°の水平方向との間に分散する。 非対称のコーンを使用する実施適用例は、レコーディング・スタジオ内のコン ソール上面にある近距離音場モニタ・スピーカ、または居間の中の近距離音場モ ニタのためのものである。これらのスピーカは一般に、耳から３フィート以内に あって最も近い壁から６フィートを超えて離れている。壁で反射する拡散サウン ド場は、直進軸上サウンドに対して低レベルであるため、異なる周波数応答曲線 は、直進軸上サウンドおよび室内の他の領域に送られる拡散サウンドに対して最 も良好に作用する。非対称コーンは、フラットな±１ｄＢ、２０Ｈｚ〜２０ｋＨ ｚの周波数応答を軸上近距離音場の聞き手に向け、ロール・オフされた高周波数 による室内依存周波数応答を室内の他の領域に向けることができる。様々な方向 に向けられる多重スピーカを使用した従来型の設計とは異なり、非対称コーンは 、ちょうど自然の音源がそうであるように、方向に対する二つの応答曲線の間を 非常に漸進的な方法で移行することができる。一点音源型スピーカ・ドライバか ら発生するすべてのサウンドでは、方向に対する周波数応答に、従来型の多重ド ライバ・アプローチで存在したようなローブ・エラー（ｌｏｂｉｎｇ ｅｒｒｏ ｒ）が全く存在しない。 様々なコーン形反射器／結合器の形状を、特定の音響問題への取組みに使用で きることを明らかにするべきである。第１図から第７図のいずれか一つに示すよ うなコーン型反射器／結合器を使用する利点とは、最初に所望の音響的分散を決 定し、次いでその所望の分散を、コーン型反射器／結合器に使用されるプロフィ ル上にはっきりと描くことによって、様々な問題を取り扱うことができるという ことである。その結果、十分に調整可能なスピーカ・システムが得られる。壁面取付け式スピーカ コーン型反射器／結合器を、壁面取付け式のスピーカに利益を与えるために使 用することもできる。代表的な壁面取付け式スピーカ５０の側面および正面を、 第８図および第９図にそれぞれ示す。スピーカ５０は、スピーカ・ドライバ５２ 、コーン型反射器／結合器５４、およびキャビネット５６を含む。スピーカ・ド ライバ５２はキャビネット５６に取り付けられ、次いでキャビネット５６は、ス ピーカ・ドライバ５２によって発生する音波がコーン型反射器／結合器５４で反 射するように、機械的にコーン型反射器／結合器５４に接続される。壁面取付け式コーン形反射器／結合器の平面的プロフィル 壁面のような垂直表面に結合させる場合、コーン型反射器／結合器５４をその 表面に対して９０°回転させ（スピーカ・ドライバの正面に対してはまた垂直で ある）、床に平行に配置する。コーン型反射器／結合器５４は、修正された半コ ーンである。このような半コーンの一つの設計を、第１０ａ図および第１０ｂ図 に示す。床よりも４０〜４８インチ上方の最適な高さに配置するとき（耳の高さ にスピーカを配置する）、このような実施形態でのコーンのプロフィルは、一つ の内包角９０°を有する。このようなコーンのプロフィルは、半コーン６４に接 続する９０°側面６０および６２を有する。半コーン６４は、９０°の内包角も 有する。第１０ａ図および第１０ｂ図に示すコーンのプロフィルは、壁面の１８ ０°の半球上で同一の周波数バランスおよび音量を有するように、かつ近距離音 場反射を排除するように設計される点で、他にはないものである。この放射パタ ーンは、周波数によって指向性が変化するという欠点を持つ従来型の壁面スピー カに比べ、著しく改良されたものである。さらに、第１０ａ図および第１０ｂ図 に示すコーン形反射器／結合器５４は、±２０°の垂直分散をもたらす。 スピーカ５０に使用できるコーン形反射器／結合器５４の代替の実施形態を、 第１１ａ図および第１１ｂ図に示す。第１１ａ図では、第１０ａ図の９０°側面 を、先端が切られた９０°の内包角コーン６６で置き換えた。このコーンは、コ ーン５４からの反射がキャビネット５６を離れる点で、１３５°の内包角コーン ６８に代わる。第１１ａ図および第１１ｂ図のコーン形反射器／結合器は、１２ ０°の水平分散と、−２０°と＋４５°の間の垂直分散をもたらす。 スピーカ５０に使用できるコーン形反射器／結合器５４のさらにその他の実施 形態を、第１２ａ図および第１２ｂ図に示す。第１２ａ図では、第１１ａ図およ び第１１ｂ図の９０°の内包角コーン６６を、先端が切られた９０°の内包角７ ２に接続する４５°の内包角コーン７０で置き換えた。コーン７２は、コーン５ ４からの反射がキャビネット５６を離れる点で、１３５°の内包角コーン７４に 代わる。第１２ａ図および第１２ｂ図のコーン形反射器／結合器は、１２０°の 水平分散と、−４５°と＋４５°の間の垂直分散をもたらす。 第１０ａ図および第１０ｂ図のコーン形反射器／結合器５４によって発生する １８０°の放射パターンの理想的な適用例は、専門的な劇場またはホーム・シア ター用の、ドルビーまたはＴＨＸシアター・システムの後部スピーカである。Ｔ ＨＸホーム・シアターの要件は、後部サラウンド・チャネル用のバイポーラ・ス ピーカを、「スピーカの位置をマスクするために、サウンド分散および遠距離二 次反射を最大にするよう」指定する。壁面取付け式コーン形反射器／結合器の１ ８０°放射パターンは、バイポーラ・スピーカに対し優れた指向性を有し、ＴＨ Ｘの設計目標を完全に実現する。その他の実施形態 第３図に示す自立スピーカ・システムの、追加の２つの実施形態を、第１３図 および第１４図に見ることができる。しかし第３図に示すドライバ２２として使 用される中／高範囲のスピーカ・ドライバに対し、第１３図および第１４図に示 すスピーカ・システムは、別々のコーン反射器に音響的に結合された別々の中範 囲および高範囲スピーカ・ドライバを有する。第１３図のスピーカ・システム８ ０では、例えばコーン形反射器／結合器８４は、キャビネット８６内に取り付け られた中央範囲のスピーカ・トライバ８２上に上下反対に吊り下げられる。さら に、追加のコーン形反射器／結合器８８は、コーン形反射器／結合器８４のベー スに取り付けられた高範囲のスピーカ・ドライバ８３上に上下反対に吊り下げら れる。キャビネット８６は、床方向に向けられた低音スピーカ９０のハウスでも ある。一実施形態では、コーン形反射器／結合器８４および８８は、共通軸上に 配置される。 第１４図のスピーカ・システム１００では、高範囲とスピーカ・ドライバ８３ エンクロージャ１０４内に取り付けられ、このエンクロージャは、次いでコーン 形反射器／結合器１０６上に上下反対に吊り下げられる。コーン形反射器／結合 器１０６は、次いでコーン形反射器／結合器８４のベース上に取り付けられる。 一実施形態では、コーン形反射器／結合器８４および１０６は共通軸上に配置さ れる。 システム８０および１００などのスピーカ・システムを、第１３図および第１ ４図に示すように多重分離ドライバ８２および８３を使用して構成する間、設計 者は、クロスオーバー周波数で存在する垂直ローブ・エラーの問題に注意を払わ なければならない。 高周波数圧縮ドライバの利益を得るため、反射器コーンとエンクロージャの底 部は、円錐形または一定の指向性などの適切なホーン拡張速度でプロフィルされ る。このようなコーン形反射器／結合器スピーカ・システムの一実施形態を、第 １５ａ図および第１５ｂ図に示す。第１５ａ図および第１５ｂ図のスピーカ１２ ０では、圧縮ドライバ１２２は、ホーン１２６内に取り付けられたコーン形反射 器／結合器１２４の方向にサウンドを向ける。一実施形態ではサウンドをホーン につなぐため、コーン形反射器１２４は、圧縮ドライバ１２２の出力を９０°回 転させるのに使用される９０°の内包角度を有する。その他の反射器の内包角は 、システムがポールの高い位置に取り付けられた場合には地面に向けるなど、サ ウンドが半径平面以外に向けられた場合に使用される。３６０°の放射パターン を有する大型の放送装置用ホーンについて、その一実施例を第１５ａ図および第 １５ｂ図に示す。その他のパターンを、所望の分散パターンに基づいて使用でき る。さらに、ホーン１２６用に使用されるホーンのプロフィルは指数関数的であ り、円錐形であり、または一定の指向性を有する。圧縮ドライバ１２２とホーン １２６の両方は、必要な音量レベルおよび周波数カバレッジに合わせた寸法に形 成される。例えば、放送装置用の３００ヘルツのホーンは、直径が約９フィート である。 テレビ・キャビネットに取り付けられたコーン形反射器／結合器スピーカ・シ ステムの一実施形態について、コーン形反射器／結合器スピーカ・システムのさ らにその他の実施形態の正面図および上面図を第１６ａ図および第１６ｂ図にそ れぞれ示す。第１６ａ図および第１６ｂ図のスピーカ１４０では、スピーカ・ド ライバ１４２および１４４によって、コーン形反射器／結合器１４６および１４ ８の方向にサウンドがそれぞれ向けられる。スピーカ・ドライバ１４２および１ ４４は、第１６ｂ図の上面図に見られるように、テレビ・キャビネット１５０の コーナに取り付けられる。一実施形態では、テレビ・キャビネット１５０はテー ブル上に配置され、コーン形反射器／結合器１４６および１４８は、サウンドを ドライバ１４２および１４４からテーブルにつなぐために使用される。テーブル 上面のスピーカ・システムの場合に既に議論したように、広く様々なコーン・プ ロフィルを所望の分散を得るために使用できる。一実施形態では、コーン形反射 器／結合器１４６および１４８は、第７ａ図および第７ｂ図に示すプロフィルに 類似する２７０°のプロフィル反射器である。このような実施形態は、サラウン ド・サウンドに類似するサウンドを有するが、サラウンド・サウンド用に必要な 余分なスピーカは存在しない。しかし付加的なスピーカの使用によって、サウン ドの質の制御がさらに強化される。コーン形反射器／結合器スピーカ・デザインの周波数応答 コーン形反射器スピーカの３６０°放射パターンでは、従来のスピーカで使用 されるものとは異なる周波数応答バランスが必要である。３６０°放射パターン では、室内が、ダイレクト・サウンドの他に、全方向からの拡散音で充たされる 。耳が受け取る音エネルギーは、大きなオーディトリアム仕様のコンサート・ホ ールで経験するものと同様である。「知覚される」平坦な周波数応答を得るため には、３６０°放射スピーカでは、従来形のスピーカでは大きなオーディトリウ ムで使用される等化曲線と同様の等化曲線が小さな部屋でも必要とされる。多く のスピーカでは、その放射エネルギーの大部分が前部の軸に集中しており、側部 や後部に放射されるエネルギーはかなり少ない。従来形のスピーカでは、周波数 応答がフラット±１ｄＢのときに、近距離音場（ダイレクト・サウンドが残響音 より優勢となる）の最良音は一般に２０Ｈｚから２０ｋＨｚで認められる。しか し、音の中で残響の占める割合がより大きくなる遠距離場では、別の周波数応答 等化曲線が必要となる。音響心理学の研究により、１９３０年代から大きなオー ディトリアム仕様の映画館やコンサートホールで使用されてきた「ハウス曲線」 が確認されている。「ハウス曲線」は、７０００Ｈｚ付近からの高周波数の、オ クターブ当たり４ｄＢから６ｄＢのロール・オフである。同じ理由から、ドルビ ーも、ホーム・シアター・システムの後部チャンネルのこのロール・オフした高 周波数曲線を特定する。耳には、遠距離場または残響場でのこのロール・オフ応 答は「平坦」に聞こえる。これは、スピーカの非常に近くでは、耳は音の大部分 を正面から受けるが、遠距離場では、耳は音をすべての方向から統合し、耳翼ま たは外耳により、平坦な周波数だったものが過剰に高周波数の音のように聞こえ るように変えられるからである。これは、音源の位置を決めやすくするために、 方向に対して周波数を修正する耳翼の自然な機能の副作用である。 上記の理由から、一実施形態では、コーン形反射器スピーカは、耳に「知覚さ れる」平坦な周波数を提供するために、ロール・オフした、測定高周波数応答曲 線を有している。各コーンのプロフィールは、そのコーンがカバーする放射の程 度に依存した異なる高周波数応答曲線を必要とする。この高周波数等化は、スピ ーカ・ドライバのデザインまたは音響フィルタ、受動フィルタまたは電子活性フ ィルタに提供される。一実施形態では、「ハウス曲線」と同様の曲線を有する高 周波数「トーン・コントロール」が提供され、その結果、室内周波数バランスを 微調整して、種々の室内音響を受け入れることができる。設計例 第３図に示すような自由据え付け形スピーカ・システム２０を設計する際に行 う段階の一例について次に記述する。直径１３インチ円柱形スピーカでは、回折 損は５２１ヘルツから開始し、２６０ヘルツでマイナス６デシベルに達すること になる。回折損の影響を示す周波数応答グラフを第１７図に示す。回折損は、電 子クロスオーバにクロスオーバまたはブーストの等化を含めることによって補償 することができる。 第３図のスピーカ・システム２０では、約９０°の単一の内包角を有するコー ン形反射器が、水平面中で均一な分散を得るのに適している。反射器コーンは、 非共鳴性で滑らかな、硬質かつ剛性の材料で作成しなければならない。理想的な 選択肢は、追加ダンピング処置を施した岩または金属から形成した固体となる。 実際に必要な強度ははるかに小さい。カバーされる周波数範囲、必要なボリュー ム・レベル、およびコーンのサイズを評価した後で、最小質量およびスティフネ スを決定することができる。一例として、第４ａ図に示すプロフィルの直径３イ ンチのコーンを１００Ｈｚから２０ｋＨｚの周波数範囲で、平均音圧レベルを１ １０デシベルとして使用する場合には、壁面の厚さが０．１２５インチのハイイ ンパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）で形成したコーンから許容可能な性能を実現 することができる。内部反射を防止するためには、反射器コーンの最小サイズは 、エンクロージャが取り囲むスピーカ・ドライバ１２の幅ほどにもしなければな らない。しかし、コーンは、エンクロージャよりはるかに大きくしてパターン制 御を拡大し、周波数を低下させることができる。 上記図面のいずれかに示すような反射器コーンは、任意タイプのスピーカ・ド ライバとともに使用することができる。従来の電気力学コーンに加えて、圧電性 、 静電性、プレーナ・マグネティック、リボン、電磁結合性、および磁気歪性のス ピーカ・ドライバを使用することができる。最良の結果を得るには、スピーカは 点音源として放射しなければならない。多重ドライバ手法を使用する場合には、 コインシデンス設計で最良の結果が得られる。同軸ドライバを使用する場合には 、電気遅延を追加してドライバのオフセットを補正しなければならない。 コーン形反射器のプロフィルの設計を設定した後で、その他の室内モードを分 析し、最終的な等化曲線に含めなければならない。例えば、回折損を一部補償す る床および天井からの反射がある。第１４図に示す例では、システム２０は、コ ーンの高さが４８インチ、天井の高さが９６インチ、聞く高さが４８インチ、聞 く距離が９６インチである。パス長さの差は３９．７６インチ、すなわち２９０ ２マイクロ秒である。これは、６ｄＢの室内音響ブーストがあり、回折損が６ｄ Ｂずれる３４１ヘルツの、１波長の長さの時間遅延に相当する。第１８図に示す ように、１７０ヘルツの２分の１波長の周波数ではさらに６ｄＢの下降があり、 この周波数の周りで全体で１２デシベルまでの損が生じる。この降下周波数を避 けるために、コーン形反射器スピーカは、床に面して取り付けられたバス・スピ ーカに対して２５０から３００ヘルツ付近でクロスオーバしなければならない。 回折損および反射を合成した室内応答を第１９図に示す。 スピーカ・ドライバ２２とは対照的に、バス・スピーカ２６は、３６０°放射 パーンを維持し、床平面に結合される。したがって、クロスオーバ付近で周波数 降下問題は生じないはずである。実際に、適当に設計したバス・スピーカ２６は 、オクターブあたり１２デシベル上昇する室内の応答を利用することになる（こ れは平均的な居間では約３０ヘルツで開始する）。第２０図に示すように、この 室内音響利得は、１０ヘルツで、最大値１５デシベルに達する。ウーファが、第 ２１図に示すようにシステムＱ（ｓｙｓｔｅｍ Ｑ）が０．７０７、周波数３０ ヘルツでマイナス３デシベルとなる２次密閉箱（オクターブあたり１２ｄＢのロ ールオフ）として設計される場合には、室内での上昇はその応答を１０ヘルツま でに平坦に等化し、この低さに至る音楽録音がいくつか利用可能である。このよ うな周波数応答を第２２図に示すが、これは第１７図、第１８図、第２０図、お よび第２１図に示す応答のグラフを合計したものである。このシステム設計は、 水平面の全ての方向に同じ周波数バランスおよびボリュームを提供し、これをま さに生き生きとした「その場にいるような」経験のための最高のスピーカとする 。 好ましい実施形態に関連して本発明について記述したが、本発明の主旨および 範囲を逸脱することなく、形状および細部に変更を加えることができることを当 業者なら理解するであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも１つの出力表面を有するスピーカ・ドライバから音を伝送す る方法であって、 所望の音エネルギー分散を達成するのに必要なコーン形反射器のプロフィルを 決定する段階であって、音を聞き手の耳に直接反射するのに必要な１つまたは複 数の内包角を計算する段階、および計算した内包角を含むようにコーン形反射器 のプロフィルを調節する段階を含む段階と、 コーン形反射器のプロフィルを有するコーン形反射器を形成する段階と、 前記スピーカ・ドライバから前記コーン形反射器に音波を向ける段階と、 前記コーン形反射器の１つまたは複数の表面で、前記コーン形反射器のプロフ ィルによって決まるパターンで音波を反射する段階と を含む方法。 ２． コーン形反射器のプロフィルを決定する段階が、平面内の全ての方向に ほぼ同じ周波数バランスおよびボリュームで音波を分散させるようにプロフィル を設計する段階をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３． 少なくとも１つの出力表面を有するスピーカ・ドライバから音を伝送す る方法であって、 所望の音エネルギー分散を達成するのに必要なコーン形反射器のプロフィルを 決定する段階と、 コーン形反射器のプロフィルを有するコーン形反射器を形成する段階と、 前記スピーカ・ドライバから前記コーン形反射器に音波を向ける段階と、 水平面とほぼ平行な第１の角度で、コーン形反射器で音波を反射する段階と、 最適に聞こえるように選択された第２の角度で、コーン形反射器で音波を反射 する段階と を含む方法。 ４． 第１の角度で反射する前記段階が、水平面内の全ての方向にほぼ同じ周 波数バランスおよびボリュームで音波の大部分を反射する段階を含む、請求の範 囲第３項に記載の方法。 ５． 第２の角度で反射する前記段階が、水平面と交差するコーン内の全ての 方向にほぼ同じ周波数バランスおよびボリュームで音波の大部分を反射する段階 を含む、請求の範囲第４項に記載の方法。 ６． 第１の角度で反射する前記段階が、水平面内のほぼ１８０°の円弧にお いてほぼ同じ周波数バランスおよびボリュームで音波の大部分を反射する段階を 含む、請求の範囲第３項に記載の方法。 ７． 第２の角度で反射する前記段階が、水平面内のほぼ４５°の方向に音波 の大部分を反射する段階を含む、請求の範囲第６項に記載の方法。 ８． 出力表面を有するスピーカ・ドライバと、 頂部、基部、および内包角を有するコーン形反射器とを含む、コーン形反射器 ／結合器スピーカ・システムであって、前記頂部が前記スピーカ・ドライバの前 記出力表面に隣接して配置され、内包角が、前記スピーカ・ドライバが発生させ た音を前記出力表面とほぼ平行な平面内で反射するように選択された、コーン形 反射器／結合器スピーカ・システム。 ９． 少なくとも１つの出力表面を有するスピーカ・ドライバと、 頂部、基部、および内包角を有するコーン形反射器とを含む、コーン形反射器 ／結合器スピーカ・システムであって、前記頂部が前記スピーカ・ドライバの前 記出力表面に隣接して配置され、 スピーカ・ドライバが発生させた音波が、前記第１内包角で事前に規定された 方向に反射される、コーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １０． 前記内包角が９０°である、請求の範囲第９項に記載のコーン形反射器 ／結合器スピーカ・システム。 １１． コーン形反射器が第２内包角をさらに含み、 第１内包角がコーン形反射器の頂部から遷移点までの範囲となり、 第２内包角が遷移点から下方への範囲となる、請求の範囲第９項に記載のコー ン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １２． 前記第１内包角が約９０°であり、前記第２内包角が約１３５°である 、請求の範囲第１１項に記載のコーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １３． 遷移点が、音波が反射されて前記スピ一カ・ドライバ中へ戻るのを最小 限に抑えるように選択される、請求の範囲第１１項に記載のコーン形反射器／結 合器スピーカ・システム。 １４． 前記コーン形反射器が、前記第１内包角の下に延びる湾曲した表面をさ らに含む、請求の範囲第９項に記載のコーン形反射器／結合器スピーカ・システ ム。 １５． 前記コーン形反射器／結合器スピーカ・システムが、特定周波数でブー ストを実現する電子クロスオーバ・ネットワークをさらに含む、請求の範囲第９ 項に記載のコーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １６． 前記コーン形反射器／結合器スピーカ・システムが、水平表面に向くよ うに取り付けられたバス・スピーカをさらに含む、請求の範囲第１５項に記載の コーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １７． 前記バス・スピーカが音波の３６０°放射パターンを維持する、請求の 範囲第１６項に記載のコーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １８． 少なくとも１つの出力表面を有するスピーカ・ドライバと、 第１および第２の表面を有する半コーン形反射器とを含むコーン形反射器／結 合器スピーカ・システムであって、第１表面が、その頂点が前記スピーカ・ドラ イバの前記出力表面に隣接して位置するほぼ円錐の形状であり、 前記円錐形状が、音波を所望の方向に向けるために使用される第１内包角を含 む、コーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 １９． 前記第１内包角が約９０°である、請求の範囲第１８項に記載のコーン 形反射器／結合器スピーカ・システム。 ２０． 第２表面が平らな表面上に配置されるように設計され、スピーカ・ドラ イバからの音を平らな表面に結合することができる、請求の範囲第１９項に記載 のコーン形反射器／結合器スピーカ・システム。 ２１． 頂点、基部、第１内包角、および第２内包角を有する円錐形状を含む、 スピーカ・ドライバが発生させた音波を反射する際に使用するコーン形反射器 であって、 第１内包角が、前記コーン形反射器に当たる音波の大部分を、円錐形上の基部 と平行な平面中で反射し、 第２内包角が、前記コーン形反射器に当たる音の大部分を聞き手の耳に向かっ て直接反射する、コーン形反射器。 ２２． 前記第１内包角が約９０°であり、前記第２内包角が約１３５°である 、請求の範囲第２１項に記載のコーン形反射器。 ２３． 前記第１および第２の内包角が遷移点で交わり、遷移点が、内包角で反 射されてスピーカ・ドライバに戻る音エネルギーが最小量となるように選択され る、請求の範囲第２１項に記載のコーン形反射器。